SOMMAIRE - AstroSurf

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SOMMAIRE
1 - DEFAUTS OPTIQUES DES TELESCOPES DUS A UN MAUVAIS ALIGNEMENT
1 - 1 - Rappels d’optique géométrique et physique
1 - 2 - Aberrations hors de l’axe optique
1 - 3 - Vignetage
1 - 4 - Objectifs de l’alignement des optiques d’un télescope
2 - METHODOLOGIE DE REGLAGE DES OPTIQUES D’UN TELESCOPE
2 - 1 - Généralités
2 - 2 - Alignement de l’axe optique du primaire avec l’axe du tube
2 - 3 - Perpendicularisation du porte-oculaire
2 - 4 - Positionnement du secondaire
2 - 5 - Alignement du secondaire sur le primaire
2 - 6 - Alignement de l’axe optique du primaire
2 - 7 - Vérification de l’alignement de l’axe optique du primaire avec l’axe du tube
2 - 8 - Tests sur une étoile
2 - 9 – Précision de collimation
3 - CONCLUSION
ANNEXE 1 – Tube collimateur
ANNEXE 2 – Masque obstruant centré
ANNEXE 3 – Diaphragme centré
ANNEXE 4 – Dimensionnement du secondaire
ANNEXE 5 – Collimateur laser
ANNEXE 6 – Galerie photo
RESSOURCES

1 - DEFAUTS OPTIQUES DES TELESCOPES DUS A UN MAUVAIS ALIGNEMENT :
1 - 1 - Rappels d’optique géométrique et physique :
Figure de diffraction, résolution :
Lorsque l’on observe une source ponctuelle (étoile) avec un fort grossissement au
travers d’un instrument astronomique optiquement parfait on n’obtient pas une
image elle-même parfaitement ponctuelle mais une figure semblable à celle
représentée ci-dessous (figure 1). Elle est constituée d’une tâche lumineuse
centrale (où est concentrée environ 85% de l’énergie lumineuse) et d’anneaux
concentriques de moins en moins lumineux au fur et à mesure que l’on s’éloigne du
centre.
Figure 1: figure d’Airy
Cette figure appelée également « figure d’Airy » est due à la nature ondulatoire de
la lumière et à un phénomène appelé diffraction. La tâche centrale ne représente
pas l’image du diamètre de l’étoile qui, si les lois de la diffraction ne s’appliquaient
pas, devrait être infiniment plus petite. Sa taille est d’autant plus petite que le
diamètre de l’objectif est grand. La valeur de son rayon (exprimée en µ) est
donnée par la formule suivante :
ρ = 1,22 x λ x F / D
avec λ : longueur d’onde de la lumière (dans le visible, on prend en
général 0,56 µ)
F : longueur focale de l’objectif
D : diamètre optique de l’objectif
Plus la tâche centrale est grande, plus le pouvoir résolvant de l’instrument sera
limité (c’est à dire sa capacité à séparer deux étoiles extrêmement rapprochées)
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Système optique, objet, image :
On appellera ici système optique tout dispositif capable de donner une image d’un
objet. On peut citer en guise d’exemples de systèmes optiques les lentilles simples
ou multiples, les miroirs concaves, …
On différencie les systèmes optiques convergents (qui produisent des images
réelles) des systèmes optiques divergents (qui produisent des images virtuelles).
Dans les chapitres suivants, nous aborderons uniquement des systèmes optiques
convergents.
Par définition l’objet est situé en amont du système optique et l’image en aval. En
astronomie, les objets sont souvent ponctuels (étoiles) et considérés à l’infini.
Axe optique, centre optique :
L’axe optique est l’axe de symétrie d’un système optique. Dans les schémas (voir
figure 2), on le représente par un trait d’axe. Le centre optique O est le point
d’intersection de cet axe avec le système optique.
figure 2: symbolisation d’un système optique
Rayons, faisceau :
Le rayon est l’élément de base que l’on étudie en optique géométrique en
déterminant son cheminement au travers de différents systèmes optiques.
Dans les schémas, il est représenté par une droite.
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Figure 3: rayons et faisceaux
Un faisceau est un ensemble de rayons dont la section est limitée par l’ouverture
d’un élément optique. Par exemple, l’objectif (lentille) d’une lunette astronomique
intercepte un faisceau de rayons parallèles en provenance d’une étoile et produit
un faisceau de rayons convergents qui va former l’image. Ainsi, un faisceau est
contenu dans un volume qui peut être un cylindre (rayons parallèles) ou un cône
(rayons convergents ou divergents).
On parle de rayons (et de faisceaux) incidents (en vert dans la figure 3) pour
qualifier ceux qui, en provenance d’un objet, viennent « percuter » le système
optique. Les rayons (les faisceaux) émergents (en jaune dans la figure 3) sont ceux
qui, quant à eux, « sortent » du système optique pour former ensuite l’image.
Foyers, plans focaux, longueur focale :
Dans un système optique convergent, les rayons incidents parallèles d’un faisceau
en provenance d’un objet situé à l’infini (par exemple une étoile) convergent vers
un point F’ appelé
foyer situé à une distance f du centre optique O (figure 4
gauche). Cette distance est appelée
distance focale .
Figure 4: foyers, plans focaux, longueur focale (image)
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Lorsque les rayons incidents sont parallèles à l’axe optique (figure 4 droite), ils
convergent vers un foyer F situé sur ce même axe optique et appelé
foyer
principal .
L’ensemble des foyers (pour différents angles d’incidence α) vient former un plan
FF’ appelé
plan focal . Celui-ci est perpendiculaire à l’axe optique. On parle dans ce
cas de foyers et de plan focal image car c’est en ces lieux que se forme l’image
d’un objet donné. Cette configuration correspond à des systèmes optiques tels que
les objectifs de lunettes ou télescopes (lentilles ou miroir).
A l’inverse, lorsque la source ponctuelle est située au foyer d’un système optique
convergent, les rayons qui en sont issus « sortent » parallèles entre eux (figure 5).
On parle ici de foyers et de plan focal objet car c’est en ces lieux que se trouve
l’objet (et non l’image). Cette configuration correspond par exemple au système
optique que constitue l’oculaire.
Figure 5: foyers, plans focaux, longueur focale (objet)
Lunettes et télescopes :
Le principe optique de la lunette astronomique et du télescope est identique (figure
6) :
Un faisceau de rayons parallèles en provenance d’une source ponctuelle située à
l’infini converge, après avoir rencontré l’objectif (lentilles ou miroir), vers un point
image (foyer F’) situé dans le plan focal image de l’objectif. La mise au point ayant
été faite, le plan focal image de l’objectif est confondu avec le plan focal objet de
l’oculaire. Le point image issu de l’objectif est « regardé » par l’oculaire pour qui il
constitue un point objet. Ce dernier étant situé sur l’un des foyers de l’oculaire, les
rayons sortant de ce dernier seront parallèles entre eux.
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